Pagrindinis skirtumas tarp CRISPR ir restrikcijos fermentų yra tas, kad CRISPR yra natūraliai atsirandantis prokariotų imuninės gynybos mechanizmas, kuris neseniai buvo naudojamas eukariotų genams redaguoti ir modifikuoti, o restrikcijos fermentai yra biologinės žirklės, skaidančios DNR molekules į mažesnes medžiagas.
Genomo redagavimas ir genų modifikavimas yra įdomios ir naujoviškos genetikos ir molekulinės biologijos sritys. Genų terapijos tyrimuose plačiai naudojamas genų modifikavimas. Be to, genų modifikavimas yra naudingas nustatant geno savybes, geno funkcionalumą ir kaip geno mutacijos gali paveikti jo funkciją. Svarbu rasti veiksmingų ir patikimų būdų, kaip atlikti tikslius, tikslingus gyvų ląstelių genomo pokyčius. CRISPR ir apribojimų fermentai atlieka pagrindinį vaidmenį atliekant genų modifikacijas. CRISPR modifikuoja genus labai tiksliai. Restrikcijos fermentai veikia kaip biologinės žirklės, kurios suskaido DNR molekules į mažesnes medžiagas.
Kas yra CRISPR?
CRISPR sistema yra natūralus mechanizmas, esantis kai kuriose bakterijose, įskaitant E. coli ir Archea. Tai adaptyvi imuninė apsauga nuo svetimų DNR invazijų. Be to, tai yra sekai būdingas mechanizmas. CRISPR sistemoje yra keli DNR kartojimo elementai. Šie elementai yra susimaišę su trumpomis „tarpinėmis“sekomis, gautomis iš svetimos DNR ir kelių Cas genų. Kai kurie Cas genai yra nukleazės. Taigi visa imuninė sistema vadinama CRISPR/Cas sistema.
CRISPR/Cas sistema veikia keturiais etapais:
- Sistema, genetiškai pririšanti invazinius fagų ir plazmidės DNR segmentus (tarpiklius) į CRISPR lokusus (vadinama tarpiklio gavimo žingsniu).
- CrRNR aptinka homologines DNR sekas pagal komplementarią bazių porą. Tai svarbu, kai yra infekcija ir infekcijos sukėlėjas.
- Tikslinis trukdžių žingsnis – crRNR aptinka svetimą DNR, sudaro kompleksą su svetima DNR ir apsaugo šeimininką nuo svetimos DNR.
Nr.
Šiuo metu CRISPR/Cas9 sistema naudojama pakeisti arba modifikuoti žinduolių genomą, taikant transkripcijos slopinimą arba aktyvavimą. Žinduolių ląstelės gali reaguoti į CRISPR / Cas9 tarpininkaujamas DNR pertraukas, taikydamos taisymo mechanizmą. Tai gali būti atliekama naudojant nehomologinį galų sujungimo metodą (NHEJ) arba homologinį taisymą (HDR). Abu šie remonto mechanizmai vyksta įvedant dvigrandžius pertraukas. Tai lemia žinduolių genų redagavimą. NHEJ gali sukelti genų mutacijų abliaciją ir gali būti naudojamas funkcijos praradimui. HDR gali būti naudojamas įvesti specifines taškines mutacijas arba įvesti įvairaus ilgio DNR segmentus. Šiuo metu CRISPR/Cas sistema naudojama terapijos, biomedicinos, žemės ūkio ir mokslinių tyrimų srityse.
Kas yra ribojimo fermentai?
Restrikcijos fermentas, dažniau vadinamas restrikcijos endonukleaze, turi galimybę suskaidyti DNR molekules į mažus fragmentus. Skilimo procesas vyksta šalia arba specialioje DNR molekulės atpažinimo vietoje, vadinamoje restrikcijos vieta. Atpažinimo vietą paprastai sudaro 4–8 bazinės poros. Priklausomai nuo skilimo vietos, restrikcijos fermentai gali būti keturių (04) skirtingų tipų: I tipo, II tipo, III tipo ir IV tipo. Skiriant restrikcijos fermentus į keturias grupes, atsižvelgiama į tokius veiksnius, kaip sudėtis, kofaktorių reikalavimas ir tikslinės sekos būklė, išskyrus skilimo vietą.
Skaldant DNR molekules, skilimo vieta gali būti arba pačioje restrikcijos vietoje, arba nutolusi nuo restrikcijos vietos. Restrikcijos fermentai sukuria du įpjovimus per kiekvieną cukraus ir fosfato stuburą dviguboje DNR spiralės dalyje.
02 pav.: Restrikcijos fermentai
Restrikcijos fermentai daugiausia randami achėjose ir bakterijose. Jie naudoja šiuos fermentus kaip gynybos mechanizmą nuo invazinių virusų. Restrikcijos fermentai skaldo svetimą (patogeninę) DNR, bet ne savo DNR. Jų pačių DNR saugo fermentas, žinomas kaip metiltransferazė, kuri modifikuoja šeimininko DNR ir neleidžia skilti.
I tipo restrikcijos fermentas turi skilimo vietą, esančią toliau nuo atpažinimo vietos. Fermento funkcionavimui reikalingas ATP ir b altymas S-adenozil-L-metioninas. I tipo restrikcijos fermentas laikomas daugiafunkciu dėl restrikcijos ir metilazės aktyvumo. II tipo restrikcijos fermentai skyla pačioje atpažinimo vietoje arba arčiau jos. Jo veikimui reikalingas tik magnis (Mg). II tipo restrikcijos fermentai turi tik vieną funkciją ir yra nepriklausomi nuo metilazės.
Kokie yra CRISPR ir restrikcijos fermentų panašumai?
- CRISPR ir restrikcijos fermentai yra svarbios genų modifikavimo priemonės.
- Dalis CRISPR arba Cas9 ir restrikcijos fermentų yra endonukleazės.
- Abu gali atpažinti būdingas DNR sekas ir suskaldyti DNR.
- Jų yra bakterijose ir archėjose.
- Tiek CRISPR, tiek restrikcijos fermentai yra specifiniai sekai.
Kuo skiriasi CRISPR ir restrikcijos fermentai?
CRISPR-Cas sistema yra prokariotinė imuninė sistema, kuri suteikia atsparumą svetimiems genetiniams elementams. Kita vertus, restrikcijos fermentai yra endonukleazės, kurios atpažįsta specifinę nukleotidų seką ir sukuria dvigrandę DNR pjūvį. Taigi, tai yra pagrindinis skirtumas tarp CRISPR ir restrikcijos fermentų.
Be to, CRISPR leidžia itin tiksliai pjauti. Palyginti su tuo, restrikcijos fermento skilimas yra mažiau tikslus. Be to, CRISPR yra pažangi technika, o restrikcijos fermentai yra primityvūs.
Toliau infografijoje apibendrinamas skirtumas tarp CRISPR ir restrikcijos fermentų.
Santrauka – CRISPR prieš restrikcijos fermentus
CRISPR ir restrikcijos fermentai yra dviejų tipų metodai, naudojami genų modifikavimui. CRISPR yra adaptyvi imuninė apsauga, vykdoma kai kuriose bakterijose nuo svetimos DNR invazijos. Tai natūralus gynybos mechanizmas. Priešingai, restrikcijos fermentai yra endonukleazės, skaidančios dvigrandę DNR. Tiek CRISPR, tiek restrikcijos fermentai gali supjaustyti DNR į mažus segmentus. Tačiau abi yra konkrečios sekos. Palyginti su CRISPR, restrikcijos fermentai yra primityvūs. CRISPR leidžia itin tiksliai pjauti nei restrikcijos fermentai. Taigi, tai yra skirtumo tarp CRISPR ir restrikcijos fermentų santrauka.
